掺铸造废砂沥青混合料路用性能研究

曹耀兮

【摘   要】 本文的写作目的是铸造废砂对破坏环境的不利影响，用铸造废砂代替不同比例0～5mm等质量的集料加入到沥青综合料中，然后进行相关实验，如车辙实验、小梁弯曲和冻融劈裂的实验，研究在不同掺量下的铸造废砂AC-13的混合物沥青在低温抗裂性和高温稳定性及水稳定性的变化。研究表明了，铸造废砂的用量与沥青的用量成正比，而高温稳定性的变化情况是废砂掺量的增多使其先增加到一定程度后又降低了，当废砂的用量到达最大，即为10%，然而整体的动稳定度变化次数稍小.对于低温抗裂性来说整体的趋势是先增大然后减少，废砂的用量此时为整体的1/10为最大;水稳定性与铸造废砂的用量成反比。

【关键词】 铸造废砂;AC-13;沥青综合料;路用性能

Road performance of waste sand asphalt mixture mixed with foundry

Cao Yaoxi

[Abstract] In order to reduce the negative effect of waste sand stacking on the environment， the cast waste sand is mixed into asphalt mixture with different proportion and equal quality instead of 0～5mm aggregate， and the rutting test is carried out. The variation of high temperature， low temperature crack resistance and water stability of AC-13 asphalt mixture with different content of cast waste sand were studied by trabecular bending test and freeze-thaw splitting test. The results show that the amount of asphalt increases with the increase of the amount of cast waste sand， and the high temperature stability increases first and then decreases with the increase of the amount of waste sand， and reaches the maximum when the amount of cast waste sand is 10， but the total amount of asphalt increases.

[Keywords] foundry waste sand; AC-13; asphalt mixture; road performance

铸造业作为机械制造业发展的一部分，在中国改革开放的大好前提下与中国工业的快速发展的前提下，它也在增强自身的“实力”。具相关报道中国的铸件和砂量的反复利用分别是3500万吨往上和35000万吨左右。砂子在生产铸件中起到了不了替代的作用，在生产铸件的过程中产生大量的铸造废砂是不能循环利用的。基于对废砂的处理难度非常大所以最好的处理方法是全都废弃。对于铸造废砂的处理问题和如何降低它对环境的影响，受到了全民的关注。随着社会的快速发展，对资源就会消耗很大，开发资源的成本越来越高，所以就要学会资源的利用，把沥青综合物中的河沙用废砂来代替可以提高资源的利用率。到现在为止，还需要研究资源的再回收利用，比如废砂在建筑、制造中还没有完全的利用。本文的中心就是将铸造砂以不同比例代替0～5mm等质量的材料用于沥青综合物里面。通过以上一系列的相关的实验，和分析相关影响因素，在做出相关因素影响的评价。

1  原料的特性和配合比的设计

配合比设计：

研究对为沥青综合物AC-13，掺量分别为0、5%、10%、15%、20%的废砂代替0～5mm的等质量材料。用Excel的相关功能来得出相关的结果。最终的级配见表1所示。

从表中可以得出铸造废砂的掺量与油石比成正比，从而使沥青的使用量增加。

2 掺入铸造废砂沥青综合料的路用性能

低温抗裂性：考虑低温抗裂性的影响变化，加入铸造废砂观察，用小梁弯曲实验对C-13沥青综合料进行测试。对沥青综合料的低温抗裂性进行分析用破坏应变、拉弯强度和拉模量进行评价。沥青综合料的裂性到达最大时，对于铸造废砂的掺量来说就有可能不完全相同，这是由于个标不能总是正确的反应出综合料的低温性能。对于沥青综合料的低温抗裂性来说能最有效的评价方法是单位体积的破坏。单位体积的破坏能公式为：

Wf为沥青综合料单位体积的破坏能。对于单位体积的破坏能计算方法是用低温弯曲的实验数据来表达;εc为应力峰值时的应变。用低温弯曲的模拟实验来得到上升阶段的应力與应变的关系，可以用三次多项式对实验的结果进行模拟，如式（2）所示：

公式中的A B C D 为材料的参数与材料的类型有关系 把式（2）代入（1）得出：

用低温小梁弯曲的实验数据回归得到式（2）的材料参数如表3所示。

用回归算出的系数代入到式（3）中，就可以体现出AC-13型沥青综合料在不同比例铸造废砂掺量中单位体积的破坏能。我们可以看出：铸造废砂掺量与沥青综合料的单位体积破坏能的关系，后者随前者的增加而先增高在降低 可以当成废砂掺量。

3  结论

我们通过了相关的实验钻研了用铸造废砂代替0～5mm的材料对AC-13沥青综合料的路用性能的影响，得到了以下三点结论：

（1）车辙试验的结果表现出：级配的范围变化程度不是很大时，铸造废砂掺量与动稳定度的关系是后者随着前者的增加而先增高后降少，且整体动稳定度的变化程度相对较小。就是说掺入废砂后的沥青综合料的高温稳定性只有微小的变化。（2）铸造废砂的掺量与沥青综合料的单位体积破坏能的关系是后者随着前者的增加而先增加后降低。废砂掺入量较小时，沥青综合料的低温性能就会有一定的改善效果。当废砂的掺入量超过一定的范围后沥青综合料的低温抗裂性能的下降程度会非常的明显。（3）铸造废砂掺入量与沥青综合料的水稳定性成反比。综合料中的铸造废砂掺量与沥青与石料的黏附性成反比，与水稳定性也成反比。所以对于水稳定性的保证，有加入铸造废砂的沥青综合料中加入比较合适的抗脱落挤。

参考文献：

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[2] 于永来.铸造生产过程中的废弃物循环再利用[J].汽车工艺与材料，2007（11）.

[3] 刘日鑫，孙可伟，林志伟，等.铸造水玻璃废砂在混凝土中的应用[J].铸造，2006（11）.

[4] JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].